ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్: బ్లాక్ డయాగ్రామ్, వర్కింగ్ & దాని అప్లికేషన్స్

మల్టీప్లెక్సింగ్ టెక్నిక్ 1870లో అభివృద్ధి చేయబడింది, అయితే 20వ శతాబ్దం చివరిలో; ఇది డిజిటల్ టెలికమ్యూనికేషన్‌లకు మరింత వర్తిస్తుంది. టెలికమ్యూనికేషన్స్‌లో, ది మల్టీప్లెక్సింగ్ ఒకే మాధ్యమంలో బహుళ డేటా స్ట్రీమ్‌లను కలపడానికి మరియు పంపడానికి టెక్నిక్ ఉపయోగించబడుతుంది. కాబట్టి, మల్టీప్లెక్సింగ్ కోసం ఉపయోగించే హార్డ్‌వేర్‌ను మల్టీప్లెక్సర్ లేదా MUX అని పిలుస్తారు, ఇది ఒకే o/p లైన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి n ఇన్‌పుట్ లైన్‌లను విలీనం చేస్తుంది. మల్టీప్లెక్సింగ్ పద్ధతి టెలికమ్యూనికేషన్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇక్కడ అనేక టెలిఫోన్ కాల్‌లు ఒకే వైర్‌లో నిర్వహించబడతాయి. మల్టీప్లెక్సింగ్ వంటి మూడు రకాలుగా వర్గీకరించబడింది; ఫ్రీక్వెన్సీ విభజన, తరంగదైర్ఘ్యం విభజన (WDM) , మరియు సమయ విభజన. ప్రస్తుతం, ఈ మూడు మల్టీప్లెక్సింగ్ టెక్నిక్‌లు టెలికమ్యూనికేషన్ ప్రక్రియలలో చాలా ముఖ్యమైన ఆస్తిగా మారాయి & టెలిఫోన్ లైన్‌లు, AM & FM రేడియో మరియు ఆప్టికల్ ఫైబర్‌ల ద్వారా మనం స్వతంత్ర సంకేతాలను పంపే & స్వీకరించే విధానాన్ని అవి చాలా మెరుగుపరిచాయి. ఈ వ్యాసం FDM లేదా అని పిలువబడే మల్టీప్లెక్సింగ్ రకాల్లో ఒకదానిని చర్చిస్తుంది ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ - పని & దాని అప్లికేషన్లు.

ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ అంటే ఏమిటి?

ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ నిర్వచనం: షేర్డ్ మాధ్యమంలో ఒకటి కంటే ఎక్కువ సిగ్నల్‌లను కలపడానికి ఉపయోగించే మల్టీప్లెక్సింగ్ టెక్నిక్. ఈ రకమైన మల్టీప్లెక్సింగ్‌లో, వివిధ పౌనఃపున్యాలతో కూడిన సంకేతాలు ఏకకాల ప్రసారం కోసం విలీనం చేయబడతాయి. FDMలో, ప్రతి సిగ్నల్ ప్రధాన ఛానెల్‌లో వేరే ఫ్రీక్వెన్సీకి కేటాయించబడే ఛానెల్ లేదా ఒకే కమ్యూనికేషన్ లైన్ ద్వారా ప్రసారం కోసం బహుళ సంకేతాలు విలీనం చేయబడతాయి.

ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ బ్లాక్ రేఖాచిత్రం

ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ బ్లాక్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది, ఇందులో ట్రాన్స్‌మిటర్ మరియు రిసీవర్ ఉన్నాయి. FDMలో, m1(t), m2(t) & m3(t) వంటి విభిన్న సందేశ సంకేతాలు fc1, fc2 & fc3 వంటి విభిన్న క్యారియర్ ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద మాడ్యులేట్ చేయబడతాయి. ఈ పద్ధతిలో, ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్‌లో విభిన్న మాడ్యులేటెడ్ సిగ్నల్‌లు ఒకదానికొకటి వేరు చేయబడతాయి. ఛానెల్/ట్రాన్స్‌మిషన్ మాధ్యమం ద్వారా ప్రసారం చేయబడిన మిశ్రమ సిగ్నల్‌ను ఆకృతి చేయడానికి ఈ మాడ్యులేటెడ్ సిగ్నల్‌లు ఒకదానితో ఒకటి విలీనం చేయబడ్డాయి.

రెండు సందేశ సంకేతాల మధ్య జోక్యాన్ని నివారించడానికి, ఈ రెండు సిగ్నల్‌ల మధ్య ఒక గార్డు బ్యాండ్ కూడా ఉంచబడుతుంది. రెండు విస్తృత శ్రేణుల ఫ్రీక్వెన్సీలను వేరు చేయడానికి గార్డు బ్యాండ్ ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది ఏకకాలంలో ఉపయోగించే కమ్యూనికేషన్ ఛానెల్‌లు జోక్యాన్ని అనుభవించకుండా నిర్ధారిస్తుంది, ఇది ప్రసారాల నాణ్యతను తగ్గించడంలో ప్రభావితం చేస్తుంది.

పై చిత్రంలో చూపిన విధంగా, వివిధ పౌనఃపున్యాల వద్ద మూడు వేర్వేరు సందేశ సంకేతాలు మాడ్యులేట్ చేయబడ్డాయి. ఆ తరువాత, అవి ఒకే మిశ్రమ సిగ్నల్‌గా విలీనం చేయబడతాయి. మాడ్యులేటెడ్ సిగ్నల్స్ అతివ్యాప్తి చెందకుండా ప్రతి సిగ్నల్ క్యారియర్ ఫ్రీక్వెన్సీలను తప్పనిసరిగా ఎంచుకోవాలి. ఇలా, మల్టీప్లెక్స్‌డ్ సిగ్నల్‌లోని ప్రతి మాడ్యులేటెడ్ సిగ్నల్ ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్‌లో ఒకదానికొకటి వేరు చేయబడుతుంది.

రిసీవర్ చివరలో, బ్యాండ్‌పాస్ ఫిల్టర్‌లు ప్రతి మాడ్యులేటెడ్ సిగ్నల్‌ను కాంపోజిట్ సిగ్నల్ & డీమల్టిప్లెక్స్ నుండి వేరు చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి. LPF ద్వారా డీమల్టిప్లెక్స్‌డ్ సిగ్నల్‌ను ప్రసారం చేయడం ద్వారా, ప్రతి సందేశ సిగ్నల్‌ను తిరిగి పొందడం సాధ్యమవుతుంది. సాధారణ FDM (ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్) పద్ధతి ఇలా ఉంటుంది.

ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ ఎలా పని చేస్తుంది?

FDM సిస్టమ్‌లో, ట్రాన్స్‌మిటర్ ఎండ్‌లో అనేక ట్రాన్స్‌మిటర్‌లు ఉంటాయి & రిసీవర్ ఎండ్‌లో అనేక రిసీవర్‌లు ఉంటాయి. ట్రాన్స్‌మిటర్ & రిసీవర్ మధ్య, కమ్యూనికేషన్ ఛానెల్ ఉంది. FDMలో, ట్రాన్స్‌మిటర్ ముగింపులో, ప్రతి ట్రాన్స్‌మిటర్ వేరే ఫ్రీక్వెన్సీతో సిగ్నల్‌ను ప్రసారం చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, మొదటి ట్రాన్స్‌మిటర్ 30 kHz ఫ్రీక్వెన్సీతో సిగ్నల్‌ను ప్రసారం చేస్తుంది, రెండవ ట్రాన్స్‌మిటర్ 40 kHz ఫ్రీక్వెన్సీతో సిగ్నల్‌ను ట్రాన్స్‌మిట్ చేస్తుంది & మూడవ ట్రాన్స్‌మిటర్ 50 kHz ఫ్రీక్వెన్సీతో సిగ్నల్‌ను ట్రాన్స్‌మిట్ చేస్తుంది.

ఆ తర్వాత, విభిన్న పౌనఃపున్యాలతో కూడిన ఈ సిగ్నల్‌లు మల్టీప్లెక్సర్‌గా పిలువబడే పరికరంతో కలుపుతారు, ఇది కమ్యూనికేషన్ ఛానెల్ ద్వారా మల్టీప్లెక్స్డ్ సిగ్నల్‌లను ప్రసారం చేస్తుంది. FDM అనేది ఒక అనలాగ్ పద్ధతి, ఇది చాలా ప్రజాదరణ పొందిన మల్టీప్లెక్సింగ్ పద్ధతి. రిసీవర్ ముగింపులో డి-మల్టిప్లెక్సర్ మల్టీప్లెక్స్డ్ సిగ్నల్‌లను వేరు చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, ఆపై ఇది ఈ వేరు చేయబడిన సిగ్నల్‌లను నిర్దిష్ట రిసీవర్‌లకు ప్రసారం చేస్తుంది.

ఒక సాధారణ FDM మొత్తం n ఛానెల్‌లను కలిగి ఉంటుంది, ఇక్కడ n అనేది 1 కంటే ఎక్కువ పూర్ణాంకం. ప్రతి ఛానెల్ ఒక బిట్ సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు దాని స్వంత క్యారియర్ ఫ్రీక్వెన్సీని కలిగి ఉంటుంది. ప్రతి ఛానెల్ యొక్క అవుట్‌పుట్ అన్ని ఇతర ఛానెల్‌ల నుండి భిన్నమైన ఫ్రీక్వెన్సీలో పంపబడుతుంది. ప్రతి ఛానెల్‌కు ఇన్‌పుట్ మొత్తం dt ద్వారా ఆలస్యం అవుతుంది, ఇది సెకనుకు సమయం లేదా చక్రాల యూనిట్‌లలో కొలవవచ్చు.

ప్రతి ఛానెల్ ద్వారా ఆలస్యాన్ని ఈ క్రింది విధంగా లెక్కించవచ్చు:

dI(t) = I(t) + I(t-dt)/2 - I(t-dt)/2, ఇక్కడ I(t) = 1/T + C1 *

I(t) = 1/T + C2 *

I(t) = 1/T + C3 *

ఇక్కడ T = సమయం యూనిట్లలో సిగ్నల్ యొక్క కాలం (మా విషయంలో ఇది నానోసెకన్లు). C1, C2 మరియు C3 స్థిరాంకాలు, ఇవి ప్రసారం చేయబడే సిగ్నల్ రకం మరియు దాని మాడ్యులేషన్ పథకంపై ఆధారపడి ఉంటాయి.

ప్రతి ఛానెల్ ఫోటోనిక్ స్ఫటికాల శ్రేణిని కలిగి ఉంటుంది, అవి వాటి గుండా వెళుతున్న కాంతి తరంగాలకు ఫిల్టర్‌లుగా పనిచేస్తాయి. ప్రతి క్రిస్టల్ కాంతి యొక్క నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యాలను మాత్రమే దాటగలదు; ఇతరులు వాటి నిర్మాణం లేదా ప్రక్కనే ఉన్న క్రిస్టల్ నుండి ప్రతిబింబించడం ద్వారా పూర్తిగా నిరోధించబడతారు.

FDMకి ప్రతి వినియోగదారు కోసం అదనపు రిసీవర్‌ని ఉపయోగించడం అవసరం, ఇది ఖరీదైనది మరియు మొబైల్ పరికరాలలో ఇన్‌స్టాల్ చేయడం కష్టం. వంటి ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేషన్ పద్ధతులను ఉపయోగించడం ద్వారా ఈ సమస్య పరిష్కరించబడింది ఆర్తోగోనల్ ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ (OFDM) . ఒకే క్యారియర్ ఫ్రీక్వెన్సీపై వేర్వేరు వినియోగదారులకు వేర్వేరు సబ్‌క్యారియర్‌లను కేటాయించడం ద్వారా OFDM ట్రాన్స్‌మిషన్ అవసరమైన రిసీవర్‌ల సంఖ్యను తగ్గిస్తుంది.

దీనికి అదనపు రిసీవర్లు అవసరం ఎందుకంటే బేస్ స్టేషన్ మరియు ప్రతి మొబైల్ యూనిట్ కాలక్రమేణా సమకాలీకరించబడాలి. ఈ మల్టీప్లెక్సింగ్‌లో డేటా బరస్ట్ మోడ్‌లో పంపబడదు కాబట్టి డేటా నిరంతరంగా పంపబడుతుంది, తద్వారా రిసీవర్ తదుపరి ప్యాకెట్‌ను స్వీకరించడం ప్రారంభించే ముందు దానిని స్వీకరించే వరకు వేచి ఉండాలి. విభిన్న బేస్ స్టేషన్ల నుండి వేర్వేరు ధరలలో ప్యాకెట్‌లను స్వీకరించడానికి ప్రత్యేక రిసీవర్‌లు అవసరం, లేకుంటే వారు వాటిని సరిగ్గా డీకోడ్ చేయలేరు.

FDM సిస్టమ్‌లలో పాల్గొన్న ట్రాన్స్‌మిటర్లు మరియు రిసీవర్‌ల సంఖ్యను 'ట్రాన్స్‌మిటర్-రిసీవర్ పెయిర్' లేదా సంక్షిప్తంగా TRP అంటారు. తప్పనిసరిగా అందుబాటులో ఉండాల్సిన TRPల సంఖ్యను క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు:

NumberOfTRPలు = (# ట్రాన్స్‌మిటర్లు) (# రిసీవ్ పాయింట్లు) (# యాంటెన్నాలు)

ఉదాహరణకు  మన వద్ద మూడు ట్రాన్స్‌మిటర్‌లు మరియు నాలుగు రిసీవ్ పాయింట్‌లు (RPలు) ఉంటే, మూడు ట్రాన్స్‌మిటర్‌లు మరియు నాలుగు RPలు ఉన్నందున మాకు తొమ్మిది TRPలు ఉంటాయి. విషయాలను సరళంగా ఉంచడానికి, ప్రతి RPకి RP యాంటెన్నా మరియు ప్రతి TRPకి రెండు RP యాంటెన్నాలు ఉన్నాయని అనుకుందాం; దీని అర్థం మనకు మరో తొమ్మిది TRPS అవసరం:

ఈ మల్టీప్లెక్సింగ్ ఏదైనా కావచ్చు పాయింట్ టు పాయింట్ లేదా బహుళ బిందువుకు పాయింట్ . పాయింట్-టు-పాయింట్ మోడ్‌లో, ప్రతి వినియోగదారు దాని స్వంత ట్రాన్స్‌మిటర్, రిసీవర్ మరియు యాంటెన్నాతో దాని స్వంత ప్రత్యేక ఛానెల్‌ని కలిగి ఉంటారు. ఈ సందర్భంలో, ఒక్కో వినియోగదారుకు ఒకటి కంటే ఎక్కువ ట్రాన్స్‌మిటర్‌లు ఉండవచ్చు మరియు వినియోగదారులందరూ వేర్వేరు ఛానెల్‌లను ఉపయోగిస్తారు. పాయింట్-టు-మల్టీపాయింట్ మోడ్‌లో, వినియోగదారులందరూ ఒకే ఛానెల్‌ని భాగస్వామ్యం చేస్తారు, అయితే ప్రతి వినియోగదారు యొక్క ట్రాన్స్‌మిటర్ మరియు రిసీవర్ ఒకే ఛానెల్‌లోని ఇతర వినియోగదారులకు కనెక్ట్ చేయబడి ఉంటాయి.

ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ Vs టైమ్ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్

ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ మరియు టైమ్ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ మధ్య వ్యత్యాసం క్రింద చర్చించబడింది.

ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు

ది ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సిన్ యొక్క ప్రయోజనాలు g కింది వాటిని చేర్చండి.

• FDM యొక్క ట్రాన్స్‌మిటర్ & రిసీవర్‌కి ఎలాంటి సింక్రొనైజేషన్ అవసరం లేదు.
• ఇది సరళమైనది & దాని డీమోడ్యులేషన్ సులభం.
• నెమ్మదిగా ఇరుకైన బ్యాండ్ కారణంగా ఒక ఛానెల్ మాత్రమే ప్రభావం చూపుతుంది.
• అనలాగ్ సిగ్నల్స్ కోసం FDM వర్తిస్తుంది.
• పెద్ద సంఖ్యలో ఛానెల్‌లను ఏకకాలంలో ప్రసారం చేయవచ్చు.
• ఇది ఖరీదైనది కాదు.
• ఈ మల్టీప్లెక్సింగ్ అధిక విశ్వసనీయతను కలిగి ఉంది.
• ఈ మల్టీప్లెక్సింగ్ ఉపయోగించి, తక్కువ శబ్దం & వక్రీకరణతో మరియు అధిక సామర్థ్యంతో మల్టీమీడియా డేటాను ప్రసారం చేయడం సాధ్యపడుతుంది.

ది ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ యొక్క ప్రతికూలతలు కింది వాటిని చేర్చండి.

• FDMకి క్రాస్-టాక్ సమస్య ఉంది.
• కొన్ని తక్కువ-స్పీడ్ ఛానెల్‌లకు ప్రాధాన్యత ఇచ్చినప్పుడు మాత్రమే FDM వర్తిస్తుంది
• మధ్యవర్తిత్వ వక్రీకరణ జరుగుతుంది.
• FDM సర్క్యూట్ సంక్లిష్టమైనది.
• దీనికి మరింత బ్యాండ్‌విడ్త్ అవసరం.
• ఇది తక్కువ నిర్గమాంశలను ఇస్తుంది.
• TDMతో పోలిస్తే, FDM అందించిన జాప్యం ఎక్కువ.
• ఈ మల్టీప్లెక్సింగ్‌కు డైనమిక్ కోఆర్డినేషన్ లేదు.
• FDMకి పెద్ద సంఖ్యలో ఫిల్టర్‌లు & మాడ్యులేటర్‌లు అవసరం.
• ఈ మల్టీప్లెక్సింగ్ ఛానెల్ వైడ్‌బ్యాండ్ ఫేడింగ్ ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది
• ఛానెల్ యొక్క పూర్తి బ్యాండ్‌విడ్త్ FDMలో ఉపయోగించబడదు.
• FDM వ్యవస్థకు క్యారియర్ సిగ్నల్ అవసరం.

అప్లికేషన్లు

ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ అప్లికేషన్‌లు క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

• ఇంతకుముందు, సెల్యులార్ టెలిఫోన్ సిస్టమ్ మరియు హార్మోనిక్ టెలిగ్రాఫీలో FDM ఉపయోగించబడింది కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థ .
• ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ ప్రధానంగా రేడియో ప్రసారంలో ఉపయోగించబడుతుంది.
• FDM కూడా TV ప్రసారంలో ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఒకే లింక్ లేదా సింగిల్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ ద్వారా అనేక ఫోన్ కాల్‌లను ప్రసారం చేయడంలో సహాయపడటానికి ఈ రకమైన మల్టీప్లెక్సింగ్ టెలిఫోన్ సిస్టమ్‌లో వర్తిస్తుంది.
• FDM ఉపయోగించబడుతుంది a ఉపగ్రహ కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థ వివిధ డేటా ఛానెల్‌లను ప్రసారం చేయడానికి.
• ఇది FM ప్రసార వ్యవస్థలు లేదా స్టీరియో ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేషన్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఇది AM రేడియో ప్రసార వ్యవస్థలు/యాంప్లిట్యూడ్ మాడ్యులేషన్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఇది పబ్లిక్ టెలిఫోన్లు మరియు కేబుల్ టీవీ వ్యవస్థల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఇది ప్రసారంలో ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఇది AM మరియు FM ప్రసారంలో ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఇది వైర్‌లెస్ నెట్‌వర్క్‌లు, సెల్యులార్ నెట్‌వర్క్‌లు మొదలైన వాటిలో ఉపయోగించబడుతుంది.
• FDM బ్రాడ్‌బ్యాండ్ కనెక్షన్ సిస్టమ్‌లలో మరియు DSL (డిజిటల్ సబ్‌స్క్రైబర్ లైన్) మోడెమ్‌లలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది.
• FDM సిస్టమ్ ప్రధానంగా ఆడియో, వీడియో & ఇమేజ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ వంటి మల్టీమీడియా డేటా కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.

అందువలన ఇది ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ యొక్క అవలోకనం లేదా FDM. ఇది మల్టీప్లెక్సింగ్ టెక్నిక్, ఇది ఇప్పటికే ఉన్న బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను అనేక సబ్-బ్యాండ్‌లుగా వేరు చేస్తుంది, ఇక్కడ ప్రతి ఒక్కటి సిగ్నల్‌ను కలిగి ఉంటుంది. కాబట్టి, ఈ మల్టీప్లెక్సింగ్ భాగస్వామ్య కమ్యూనికేషన్ మాధ్యమం పైన ఏకకాల ప్రసారాలను అనుమతిస్తుంది. ఈ మల్టీప్లెక్సింగ్ స్వతంత్ర ఫ్రీక్వెన్సీ సబ్-బ్యాండ్‌ల పైన ప్రసారం చేయబడిన అనేక విభాగాలలో భారీ మొత్తంలో డేటాను ప్రసారం చేయడానికి సిస్టమ్‌ను అనుమతిస్తుంది. మీ కోసం ఇక్కడ ఒక ప్రశ్న ఉంది, టైమ్ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ అంటే ఏమిటి?